使用水力特性分析仪基于简单蒸发实验的土壤水势和电导率测量

摘要

本文介绍了一个使用水力特性仪器对土壤样品进行的简单蒸发实验。通过有效的方法，可以在几天内进行测量，以生成高质量的数据。

摘要

土壤水力特性的测量对于了解土壤健康的物理组成部分以及各种管理实践下土壤系统的综合知识至关重要。收集可靠的数据对于为影响农业和环境的决策提供信息至关重要。这里描述的简单蒸发实验使用实验室环境中的仪器来分析在野外收集的土壤样本。通过仪器测量样品的土壤水分张力，并通过软件对张力数据进行建模，以返回土壤水力特性。该方法可用于测量土壤保水率和水力传导率，并深入了解处理或环境动态随时间的变化。初始构建需要用户，但数据采集是使用仪器自动进行的。土壤水力特性不容易用传统实验测量，该协议提供了一种简单且最佳的替代方案。讨论了结果的解释和扩展数据范围的选项。

引言

自然和人为改变环境中的土壤保水率和水力传导率有助于我们了解和观察土壤健康和功能的变化。通过土壤保水曲线 （SWRC） 和土壤水电导率曲线量化水力特性，可以深入了解土壤物理行为和水运动特征的关键驱动因素¹。体积含水量 （θ） 和基质水头 （h） 之间的关系在 SWRC 中表示，曲线中的范围描述饱和点、场容量和永久消萎点²。土壤管理实践、改良、农业生态系统类型和环境条件都会对土壤水力学产生影响 ^3,4。这些因素反过来又会影响溶质运输⁵ 和植物可用水⁶ 、土壤呼吸和微生物活动⁷ ，以及润湿和干燥循环⁸。作为量化健康和功能土壤的重要组成部分，对 SWRC 进行适当的分析对于获得对土壤水力特性的知情理解至关重要。

目前有多种测量技术可用于开发可靠的 SWRC，其中悬水柱法和压力板法是确定土壤孔径分布的常见传统方法²。传统方法可能非常耗时，通常需要数周或数月才能分析一小部分样....

研究方案

1. 土壤取样和样品制备

注意：该方法工作流程的示意图如图 1 所示。

1. 样本采集
   1. 挖掘高于所需采样深度的顶部几厘米，以去除不需要的碎屑，特别是松散的有机凋落物和土壤表面结皮。
   2. 将金属采样芯水平放置在裸露土壤的表面，锋利的边缘面朝向土壤表面;然后，将锤击支架放在戒指顶部。
   3. 使用橡胶槌反复敲击锤击架的顶部，直到金属采样芯的顶部与土壤表面对齐。
   4. 在金属取样芯周围挖掘;然后，在岩芯下方挖掘以将其从土壤中去除。
   5. 金属取样芯从土壤中取出后，用抹子或刀将金属取样芯的两侧调平;然后，在芯的两侧放置塑料盖。
   6. 将样本标签添加到金属芯。
2. 样品储存和使用
   1. 分析前将样品储存在大约 4 ^oC 的冰箱中。
   2. 将样品芯放入装有脱气去离子水的大塑料容器中，至少在分析前 24 小时使样品饱和。首先，取下金属采样芯平边侧的塑料盖，在上面放置一个纸质咖啡过滤器，然后放置一个饱和板。然后，将核心和饱和板倒置到容器中，并在土壤样品顶部 1 cm 范围内填充脱气的去离子水。根据需要用脱气的去离子水重新填充容器，直到土壤达到....

讨论

使用此处描述的方法的简单蒸发实验方法是开发 SWRC 和水力传导率曲线的有效方法。数据测量的简单性和准确性使其成为更传统方法的可行替代方案¹⁴。这里描述的方法超越了用户手册和当前文献，以综合和扩展这种复杂乐器的更细节。需要特别注意土壤样品的采集、运输和分析过程，以生成高质量的数据。取样时，金属芯内的土壤应保持不受干扰。在?.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
4 L Buchner Flasks (two)	Various	n/a	Containers for water degassing
20 mL Syringe, fine tip	BD	BD-302830
Coffee filter	Various	n/a	Prevents soil travel out of core while soaking
HYPROP Complete Set	Hoskin	110813/E240-M020210	tensiometer shaft auger, tube for vacuum syringe and refilling adapter, auger guide, HYPROP USB adapter, HYPROP sensor unit, tensiometer shafts (50 mm and 25 mm), saturation plate, refilling adapter, silicone gasket, set of o-rings, LABROS balance, software, cables
HYPROP Refill Unit	Hoskin	108899/ E240-M020258	vacuum pump, vacuum mount, beaker mount, refilling adapters
Large Plastic Tubs	Various	n/a	Holds water and soil cores during saturation
METER hammering holder	Hoskin	100255/E240-100201
Rubber Mallet	Home Depot	18CT1031	Sample collection tool used with hammering holder
Shovel	Home Depot	83200
Soil Sampling Ring incl. 2 caps	Hoskin	100254/E240-100101
Stir plate/ Stirring Bar	Various	n/a
Trowel	Home Depot	91365